基于灰关联分析的环氧沥青混合料抗弯拉性能研究

通过对沥青混合料开裂机理的分析,采用能综合反映沥青混合料强度和变形特性的弯曲应变能密度临界值作为环氧沥青混合料抗弯拉性能的评价指标.在M TS810材料试验机上进行不同温度条件下环氧沥青混合料的小梁弯曲试验.采用灰色关联分析法分析了不同温度条件下环氧沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变及弯曲劲度模量等指标与混合料弯曲应变能密度临界值的相关联程度.研究表明,与弯拉强度、临界弯拉应变相比,弯曲应变能密度临界值能较为科学地评价环氧沥青混合料的抗弯拉性能;弯曲劲度模量与应变能密度临界值指标的关联性较差,因此,弯曲劲度模量作为环氧沥青混合料抗弯拉性能评价指标还有待于进一步研究.     

旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝应力分析

通过建立旧水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型,应用ANSYS软件计算分析了车轮荷载位于最不利位置时反射裂缝的受力特性,并根据断裂力学理论研究了在不同影响因素下应力强度因子K的变化。计算结果表明:在荷载和温度作用下,控制着路面裂缝扩展的应力强度因子KⅠ和KⅡ随着沥青加铺层厚度的增加呈减小趋势;同时,裂缝尖端的应力强度因子将随着沥青加铺层模量的增加而增大;此外,降温幅度和轴载的变化对加铺层抗裂性能也有较大影响。     

纤维沥青混凝土低温开裂的分形研究

纤维对沥青混凝土裂缝具有抑制作用,同时,纤维沥青混凝土开裂具有分形特征,为此,通过观察在温度、荷载作用下不同纤维含量的沥青混凝土的开裂情况并提取相应的裂缝分布,应用分形维数来研究纤维沥青混凝土在低温时裂缝的生长情况,建立温度、荷载与分形维数之间的关系,从而通过分形维数的变化规律,描述纤维沥青混凝土裂缝生成及扩展过程,为纤维沥青混凝土的开裂研究提供了一种新的思路。     

纤维沥青混凝土低温开裂的分形研究

纤维对沥青混凝土裂缝具有抑制作用,同时,纤维沥青混凝土开裂具有分形特征,为此,通过观察在温度、荷载作用下不同纤维含量的沥青混凝土的开裂情况并提取相应的裂缝分布,应用分形维数来研究纤维沥青混凝土在低温时裂缝的生长情况,建立温度、荷载与分形维数之间的关系,从而通过分形维数的变化规律,描述纤维沥青混凝土裂缝生成及扩展过程,为纤维沥青混凝土的开裂研究提供了一种新的思路。     

带裂缝沥青小梁弯曲破坏的数值模拟

应用真实破裂过程分析系统(RFPA 2D),数值模拟与分析了带裂缝沥青混凝土小梁在三分点加载条件下的应力分布状态及其变化规律,讨论了沥青混合料的均质度、裂缝深度、裂缝与加载中心距离对含有竖向裂缝试样的裂纹扩展规律及断裂破坏的影响.模拟过程表明,试件本身的非均匀特性对破坏峰值强度,声发射次数分布规律及其裂纹的扩展有很大的影响.同时,梁的裂缝越深,与加载中心距离越小,则它的破坏峰值强度越小.     

基于光纤传感技术及数值模拟的钢桥环氧沥青路面的断裂行为

用分布式光纤传感技术来研究环氧沥青混合料的断裂行为。通过布里渊光时域反射仪对组合梁结构进行荷载试验,来观察应变的分布变化与裂纹的扩展。此外,为了分析环氧沥青的力学特性,建立了复合梁结构的有限元模型。实验结果表明,随着荷载的增加,裂纹扩展不稳定,且较大的荷载会产生较深的裂纹。另外,计算结果表明,裂纹尖端的力学响应随着裂纹扩展的变化而变化,而裂纹损伤最严重的区域是位于复合梁两侧。     

环氧沥青同步碎石封层处治沥青路面病害研究

环氧沥青同步碎石封层可以作为新建高等级公路的上封层、下封层及新建低等级公路的面层使用,具有防水、防滑、耐磨等特性,不仅可以防止裂缝产生,还能治理轻度裂缝、松散,降低路面破损率和改善路表外观。依据环氧沥青的特点和环氧沥青同步碎石封层处治沥青路面病害的原理,对其处治方法的施工准备、施工工艺及质量控制措施进行详细的阐述,以供同行借鉴和参考。     

时温对环氧沥青混合料性能的影响

环氧沥青混合料作为一种使用性能优异的高等级铺面工程材料,其热固性赋予沥青优良的物理、力学性能。然而环氧沥青在固化剂的官能团作用下,其化学反应复杂,反应过程受各种因素影响较大。从影响环氧沥青混合料性能的因素出发,通过超温、超时以及混合料在不同固化程度与试验温度条件下的试验研究,分析时间、温度等因素对环氧沥青混合料性能的影响,为九江长江二桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工提供技术保障。     

环氧沥青混凝土抗疲劳层对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构的影响

开发了一种适用于道路工程的新型环氧沥青,基于拉伸试验、黏度试验和荧光显微技术评价了其抗拉强度、断裂伸长率、黏度随时间增长规律和微观固化机理;设计了AC-13C环氧沥青混凝土,评价了其路用性能和疲劳特性,分析了普通沥青混凝土、SBS改性沥青混凝土与环氧沥青混凝土作为抗疲劳层材料对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构厚度与疲劳寿命的影响。试验结果表明:开发的环氧沥青抗拉强度为2.47 MPa,断裂伸长率为2.65,满足环氧沥青抗拉强度不小于1.5MPa、断裂伸长率不小于2的技术要求;环氧沥青黏度增长到1Pa·s的时间为54min,54min后,黏度迅速增大,因此,施工时环氧沥青混凝土的拌和、运输与摊铺总时间应控制在54min内;根据环氧沥青混凝土疲劳方程反推出当其疲劳寿命为10亿次时的疲劳应变极限为333με;相对于普通沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土,环氧沥青混凝土抗疲劳层路面结构的疲劳寿命分别增大了2.92×10~5、4.39×10~3倍,沥青层厚度分别减小了18、10cm;环氧沥青的微观固化机理为环氧树脂与固化剂在沥青中逐渐从点到线、由线到网形成交联的三维网状结构。     

混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征

为了研究荷载作用下混凝土结构裂缝扩展过程中的氯离子侵蚀问题,更加准确地描述不同扩展阶段裂缝周边的氯离子侵蚀特征,依据混凝土断裂准则,采用ANSYS参数化设计语言APDL进行二次开发,自编程序模拟了混凝土小梁Ⅰ型断裂裂缝开展过程;在断裂分析的基础上通过参数等效,采用结构-热分析方法,基于体应变-损伤变量-氯离子扩散系数一一映射关系,实现了混凝土裂缝扩展过程中各个阶段氯离子侵蚀的数值分析.结果表明：不同裂缝扩展阶段,三点弯曲混凝土小梁裂缝周边氯离子侵蚀结果与试验结果吻合,荷载作用下混凝土裂缝尖端氯离子侵蚀呈现加剧现象,在混凝土结构耐久性寿命分析中起决定性作用;双K断裂准则和基于损伤参数的氯离子扩散模型能够模拟混凝土开裂过程氯离子侵蚀问题.     

泰州大桥环氧富锌漆及防水粘结层耐高温性能研究

根据泰州大桥钢桥面铺装特点和技术要求,对美国环氧沥青和日本环氧沥青2种材料作为防水粘结层的耐高温性能进行了研究。通过4种温度(23℃、60℃、220℃、250℃)的拉拔试验,得到了防水粘结层的不同温度下的敏感性。试验结果表明:环氧富锌漆经过220℃老化后,与钢板间粘结强度损失不大,只是颜色出现明显变化;而防水粘结层随着温度的升高,其拉拔强度下降很快,且美国环氧沥青防水粘结层高温老化后的拉拔强度与日本环氧沥青防水粘结层高温老化后的性能相差不大。本研究可为环氧沥青钢桥面防水粘结层施工提供参考。     

环氧沥青混凝土性能灰关联分析

通过对不同试验条件的控制,以马歇尔稳定度为基本评价指标,对环氧沥青混凝土性能影响因素进行灰关联分析。本次试验主要涉及的条件因素为环氧含量、油石比、空隙率、拌和保温温度、拌和保温时间。采用灰关联的分析方法,得到不同因素对环氧沥青混凝土的马歇尔稳定度的影响程度结果为环氧含量>油石比>拌和保温温度>拌和保温时间>空隙率,从而为环氧沥青混凝土的设计施工提供指导。     

沥青加铺层反射裂缝成因及扩展机理分析

旧水泥混凝土路面上沥青加铺层反射裂缝的产生主要是由于温度应力和交通荷载周期性重复作用下产生的疲劳破坏。由于旧水能混凝土路面接缝处不能承受拉应力和剪应力,所以在裂缝和接缝处的沥青加铺层最容易受到破坏。因此,反射裂缝一般情况下都与旧水泥混凝土路面的接缝或裂缝相对应。疲劳裂纹的萌生与扩展沥青加铺层疲劳裂缝萌生过程包括强度准则满足时的初裂状态和格里菲斯准则满足后的裂缝扩展。     

再生基层混合料干缩特性试验分析

再生混合料的收缩特性是影响其作为基层或底基层开裂的直接因素,当基层或底基层开裂时,在某种条件下,裂缝会逐渐向上扩展并通过沥青面层出现在表面,或在某种条件下,基层或底基层的裂缝会促使沥青面层表面先开裂,并逐渐向下扩展与下面基层或底基层的裂缝相连,即形成我们所说的反射裂缝。再生混合料的收缩特性包括温缩和干缩,本文主要从干缩方面对再生混合料的收缩特性进行研究。     

国产高温固化环氧沥青混合料生产施工关键技术研究

针对环氧沥青材料的性能特点,研究了国产高温固化环氧沥青混合料在不同温度下的施工可操作时间;考察了拌和工艺和生产施工温度对混合料马歇尔指标的影响;并研究了养护条件对混合料强度形成的影响规律。试验结果表明：在160～180℃范围内,国产高温固化环氧沥青混合料具有较长的施工可操作时间(3～4 h),能满足工程应用需要;拌和工艺对混合料性能影响较小,通常工艺为主剂和固化剂先混合均匀,再与基质沥青及石料拌和;生产施工温度对混合料的性能有显著影响,其中拌和温度宜为160～180℃,碾压温度不宜低于130℃,施工环境温度不宜低于10℃;混合料强度的发展主要取决于养护时间和养护温度;准确把握高温固化环氧沥青混合料在生产施工过程中的关键节点,可有效地保证工程顺利实施。     

路用环氧沥青固化反应动力学研究

利用非等温式差示扫描量热法(DSC)和傅里叶红外光谱分析方法(FTIR)对路用环氧沥青的固化机理进行了研究。根据不同升温速率下路用环氧沥青固化反应的DSC曲线,基于热分析动力学的方法,确定固化反应动力学参数,利用非线性回归建立了路用环氧沥青固化反应方程,进一步通过红外光谱分析方法验证固化反应方程的合理性和准确性。根据上述反应方程推算出不同温度条件下路用环氧沥青的固化程度和固化时间,从而为基于环氧沥青的长寿命沥青路面施工工艺及交通开放时间的确定提供参考依据。     

表面含裂缝沥青路面低温收缩断裂分析

考虑沥青混合料的感温特性,应用ABAQUS的瞬态热分析和热-力耦合求解技术,采用奇异单元及断裂力学理论,对沥青路面在低温大温差作用下的温度应力表面裂缝问题进行了数值分析.分析结果表明：外界环境温度变化对沥青路面面层的影响最大,其次是基层;低温收缩产生的温度拉应力在裂尖附近急剧增大,导致材料损伤,致使裂缝进一步扩展;降温幅度对应力强度因子KⅠ的影响显著,大温差是高寒地区沥青路面损伤的重要原因.     

沥青混凝土小梁断裂试验有限元模拟

文章使用内聚力模型模拟了沥青混凝土的小梁断裂试验,分析了试验过程中梁中间截面上的法向拉应力的分布、损伤规律和裂缝的形成与扩展情况。研究结果表明:在小梁断裂试验中,梁中间截面上法向拉应力在梁底端最大,向梁顶端逐渐减小;梁中间截面上损伤区域的损伤值随着荷载的增加而增加,并且损伤深度也逐渐增加;梁中间截面底端的损伤值达到1时,梁底端就会产生裂缝,而后裂缝向梁顶端扩展,扩展速率逐渐减小。     

复配固化剂对环氧沥青结构和性能的影响

在癸二酸中复配一定质量的甲基四氢苯(MeTHPA)或桐油酸酐(TOA)作为环氧沥青的固化剂,利用拉伸强度、针入度、DSC、DMTA测试,并结合拉伸破坏断面的光学显微镜和SEM分析,研究了复配固化剂对环氧沥青材料力学性能、固化热力学行为、固化体系微观结构等的影响。结果表明:复配固化剂MeTHPA和TOA的加入可以有效提高环氧沥青固化体系的拉伸强度和高温强度,缩短固化反应的诱导期,使固化反应由单独使用癸二酸的两步反应变为一步反应;可以同时提高环氧沥青固化体系中沥青相和环氧树脂相的玻璃化温度,增加固化体系的高温阻尼性能,也会使沥青在环氧树脂中的分散粒径变得不匀,固化体系拉伸断裂时由韧性断裂转为半脆性断裂。相对于复配TOA而言,在癸二酸中复配MeTHPA的影响更明显。     

复配固化剂对环氧沥青结构和性能的影响

在癸二酸中复配一定质量的甲基四氢苯(MeTHPA)或桐油酸酐(TOA)作为环氧沥青的固化剂,利用拉伸强度、针入度、DSC、DMTA测试,并结合拉伸破坏断面的光学显微镜和SEM分析,研究了复配固化剂对环氧沥青材料力学性能、固化热力学行为、固化体系微观结构等的影响.结果表明:复配固化剂MeTHPA和TOA的加入可以有效提高环氧沥青固化体系的拉伸强度和高温强度,缩短固化反应的诱导期,使固化反应由单独使用癸二酸的两步反应变为一步反应;可以同时提高环氧沥青固化体系中沥青相和环氧树脂相的玻璃化温度,增加固化体系的高温阻尼性能,也会使沥青在环氧树脂中的分散粒径变得不匀,固化体系拉伸断裂时由韧性断裂转为半脆性断裂.相对于复配TOA而言,在癸二酸中复配MeTHPA的影响更明显.